(57)【要約】【課題】格子歪み量等を高分解能かつ高精度で分かりやすく表示し得る格子歪み測定装置及び測定方法並びに応力測定装置及び測定方法を提供する。【解決手段】走査透過型電子顕微鏡１２を用い、収束した電子線を試料に入射させ、試料についての収束電子回折像を取得するステップと、取得された収束電子回折像に基づいて、試料における格子歪み量を算出するステップと、算出された格子歪み量を、試料の電子顕微鏡像に対応させて表示するステップとを有している。【選択図】  図１
2005121552.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
走査透過型電子顕微鏡を用い、収束した電子線を試料に入射させ、前記試料についての収束電子回折像を取得するステップと、
取得された前記収束電子回折像に基づいて、前記試料における格子歪み量を算出するステップと、
算出された格子歪み量を、前記試料の電子顕微鏡像に対応させて表示するステップと
を有することを特徴とする格子歪み測定方法。
【請求項２】
走査透過型電子顕微鏡を用い、収束した電子線の入射位置を移動させながら、試料の各箇所についての収束電子回折像を順次取得するステップと、
取得された前記収束電子回折像に基づいて、前記試料の各箇所における格子歪み量を算出するステップと、
算出された格子歪み量に基づいて、前記試料における前記格子歪み量の分布を画像表示するステップと
を有することを特徴とする格子歪み測定方法。
【請求項３】
請求項２記載の格子歪み測定方法において、
前記格子歪み量の分布を画像表示するステップでは、前記試料の電子顕微鏡像に対応するように、前記格子歪み量の分布を画像表示する
ことを特徴とする格子歪み測定方法。
【請求項４】
請求項２又は３記載の格子歪み測定方法において、
前記格子歪み量を算出するステップでは、基準となる格子歪み量に対する相対的な格子歪み量を算出し、
前記格子歪み量の分布を画像表示するステップでは、前記相対的な格子歪み量の分布を画像表示する
ことを特徴とする格子歪み測定方法。
【請求項５】
走査透過型電子顕微鏡を用い、収束した電子線を試料に入射させ、前記試料についての収束電子回折像を取得するステップと、
取得された前記収束電子回折像に基づいて、前記試料における格子歪み量を算出するステップと、
算出された格子歪み量に基づいて、前記試料に生じている応力を算出するステップと、
算出された応力の大きさを、前記試料の電子顕微鏡像に対応させて表示するステップと
を有することを特徴とする応力測定方法。
【請求項６】
走査透過型電子顕微鏡を用い、収束した電子線の入射位置を移動させながら、試料の各箇所についての収束電子回折像を順次取得するステップと、
取得された前記収束電子回折像に基づいて、前記試料の各箇所における格子歪み量を算出するステップと、
算出された格子歪み量に基づいて、前記試料の各箇所に生じている応力を算出するステップと、
算出された応力に基づいて、前記試料に生じている応力の分布を画像表示するステップと
を有することを特徴とする応力測定方法。
【請求項７】
走査透過型電子顕微鏡を用い、収束した電子線を試料に入射させ、前記試料についての収束電子回折像を取得する収束電子回折像取得手段と、
取得された前記収束電子回折像に基づいて、前記試料における格子歪み量を算出する格子歪み量算出手段と、
算出された格子歪み量を、前記試料の電子顕微鏡像に対応させて表示する表示手段と
を有することを特徴とする格子歪み測定装置。
【請求項８】
走査透過型電子顕微鏡を用い、収束した電子線の入射位置を移動させながら、試料の各箇所についての収束電子回折像を順次取得する収束電子回折像取得手段と、
取得された前記収束電子回折像に基づいて、前記試料の各箇所における格子歪み量を算出する格子歪み量算出手段と、
算出された格子歪み量に基づいて、前記試料における格子歪み量の分布を画像表示する表示手段と
を有することを特徴とする格子歪み測定装置。
【請求項９】
請求項８記載の格子歪み測定装置において、
前記表示手段は、前記試料の電子顕微鏡像に対応させて、前記試料における結晶格子の歪み量の分布を画像表示する
ことを特徴とする格子歪み測定装置。
【請求項１０】
走査透過型電子顕微鏡を用い、収束した電子線を試料に入射させ、前記試料についての収束電子回折像を取得する収束電子回折像取得手段と、
取得された前記収束電子回折像に基づいて、前記試料における格子歪み量を算出する格子歪み量算出手段と、
算出された結晶格子の歪み量に基づいて、前記試料に生じている応力の大きさを算出する応力算出手段と、
算出された応力の大きさを、前記試料の電子顕微鏡像に対応させて表示する表示手段と
を有することを特徴とする応力測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、格子歪み測定装置及び測定方法、並びに、応力測定装置及び応力測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
結晶材料に生じた格子歪みは、結晶材料の様々な物性に影響を及ぼす。特に、高集積化及び微細化が著しく進められた超ＬＳＩにおいては、格子歪みはデバイス特性を大きく左右する重要な要素となる。
【０００３】
従来、格子歪みの測定には、Ｘ線回折法やラマン分析法が用いられてきた。
【０００４】
しかし、これらの方法は、空間分解能が粗いため、微細な電子デバイスの評価には用いることができない。
【０００５】
近時では、透過型電子顕微鏡を用いた収束電子回折法により、格子歪みを評価する技術が提案されている。収束電子回折法は、収束した電子線を結晶材料中に入射することにより収束電子回折図形を取得し、格子歪みに伴う幾何模様の変化量を検出することにより、格子歪み量を求めるものである。
【０００６】
例えば、特許文献１には、収束電子回折法を用いて、シリコン半導体の局所領域における格子歪みを評価する技術が提案されている。
【０００７】
また、特許文献２や非特許文献１には、酸化物高温超伝導体やステンレス鋼など、シリコン半導体以外の結晶材料の格子歪みを、収束電子回折法を用いて評価する技術が提案されている。
【特許文献１】特開２０００−９６６４号公報
【特許文献２】特開平７−１６７７１９号公報
【特許文献３】特開２００１−１４７２０６号公報
【特許文献４】特開２００１−２７６１９号公報
【非特許文献１】J.M. Zuo, "Automated lattice parameter measurement from HOLZ lines and their use for the measurement of oxygen content in YBa2Cu3O7-δfrom nanometer-sized region", Ultramicroscopy, 41, (1992), p.211-223
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、提案されている測定方法では、電子線の入射位置を操作者の操作により移動させるため、位置合わせに長時間を要してしまう。このため、多数の箇所についての歪み量を測定することは、時間とコストの関係上、極めて困難である。また、電子線の入射位置を操作者の操作により移動させるため、高精度で電子線の入射位置を設定することも困難である。また、提案されている他の測定方法では、試料を移動させることにより電子線の入射位置を変化させるが、試料を極めて微小な距離ずつ正確かつ短時間で移動させることは極めて困難である。例えば、試料をナノメータのオーダーの微細なピッチで正確かつ短時間に移動させることは極めて困難である。このため、これらの提案されている技術では、ナノメータのオーダーの微細構造を有する電子デバイスの格子歪み量を、高い分解能で測定することはできなかった。しかも、これらの提案されている測定方法では、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ：Transmission Electron Microscope）を用いるため、試料の下方に設けられている結像レンズの影響により収束電子回折像が歪んでしまい、格子歪み量を高精度に求めることはできなかった。しかも、提案されている測定方法では、測定箇所と電子顕微鏡像との精密な対応付けを行うことが困難であり、デバイス開発における有力な指針とは必ずしもなり得なかった。
【０００９】
本発明の目的は、格子歪み量等を高分解能かつ高精度で分かりやすく表示し得る格子歪み測定装置及び測定方法並びに応力測定装置及び測定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的は、走査透過型電子顕微鏡を用い、収束した電子線を試料に入射させ、前記試料についての収束電子回折像を取得するステップと、取得された前記収束電子回折像に基づいて、前記試料における格子歪み量を算出するステップと、算出された格子歪み量を、前記試料の電子顕微鏡像に対応させて表示するステップとを有することを特徴とする格子歪み測定方法により達成される。
【００１１】
また、上記目的は、走査透過型電子顕微鏡を用い、収束した電子線の入射位置を移動させながら、試料の各箇所についての収束電子回折像を順次取得するステップと、取得された前記収束電子回折像に基づいて、前記試料の各箇所における格子歪み量を算出するステップと、算出された格子歪み量に基づいて、前記試料における前記格子歪み量の分布を画像表示するステップとを有することを特徴とする格子歪み測定方法により達成される。
【００１２】
また、上記目的は、走査透過型電子顕微鏡を用い、収束した電子線を試料に入射させ、前記試料についての収束電子回折像を取得するステップと、取得された前記収束電子回折像に基づいて、前記試料における格子歪み量を算出するステップと、算出された格子歪み量に基づいて、前記試料に生じている応力を算出するステップと、算出された応力の大きさを、前記試料の電子顕微鏡像に対応させて表示するステップとを有することを特徴とする応力測定方法により達成される。
【００１３】
また、上記目的は、走査透過型電子顕微鏡を用い、収束した電子線の入射位置を移動させながら、試料の各箇所についての収束電子回折像を順次取得するステップと、取得された前記収束電子回折像に基づいて、前記試料の各箇所における格子歪み量を算出するステップと、算出された格子歪み量に基づいて、前記試料の各箇所に生じている応力を算出するステップと、算出された応力に基づいて、前記試料に生じている応力の分布を画像表示するステップとを有することを特徴とする応力測定方法により達成される。
【００１４】
また、上記目的は、走査透過型電子顕微鏡を用い、収束した電子線を試料に入射させ、前記試料についての収束電子回折像を取得する収束電子回折像取得手段と、取得された前記収束電子回折像に基づいて、前記試料における格子歪み量を算出する格子歪み量算出手段と、算出された格子歪み量を、前記試料の電子顕微鏡像に対応させて表示する表示手段とを有することを特徴とする格子歪み測定装置により達成される。
【００１５】
また、上記目的は、走査透過型電子顕微鏡を用い、収束した電子線の入射位置を移動させながら、試料の各箇所についての収束電子回折像を順次取得する収束電子回折像取得手段と、取得された前記収束電子回折像に基づいて、前記試料の各箇所における格子歪み量を算出する格子歪み量算出手段と、算出された格子歪み量に基づいて、前記試料における格子歪み量の分布を画像表示する表示手段とを有することを特徴とする格子歪み測定装置により達成される。
【００１６】
また、上記目的は、走査透過型電子顕微鏡を用い、収束した電子線を試料に入射させ、前記試料についての収束電子回折像を取得する収束電子回折像取得手段と、取得された前記収束電子回折像に基づいて、前記試料における格子歪み量を算出する格子歪み量算出手段と、算出された結晶格子の歪み量に基づいて、前記試料に生じている応力の大きさを算出する応力算出手段と、算出された応力の大きさを、前記試料の電子顕微鏡像に対応させて表示する表示手段とを有することを特徴とする応力測定装置により達成される。
【発明の効果】
【００１７】
以上の通り、本発明によれば、走査透過型電子顕微鏡を用いるため、電子線を走査させることによりの入射位置を適宜設定することができる。このため、電子線の入射位置をナノメータのオーダーのピッチで正確かつ短時間に移動させることが可能となる。また、走査透過型電子顕微鏡を用いるため、試料の下方に結像レンズを設けることを要せず、結像レンズの影響により収束電子回折像が歪んでしまうことがない。このため、本発明によれば、例えばナノメータのオーダーの微細構造を有する電子デバイスにおける格子歪みの分布を、高分解能かつ高精度で、しかも、短時間で画像表示することができる。
【００１８】
また、本発明によれば、走査透過型顕微鏡を用いるため、各測定箇所の座標に関連付けられた電子顕微鏡像のデータを取得することができる。電子顕微鏡像のデータと格子歪み量のデータとが、いずれも同じ座標系に関連付けられているため、電子顕微鏡像と格子歪みの分布の画像とを対応させて表示することができる。本発明によれば、格子歪みの分布の画像を電子顕微鏡像に対応させて分かりやすく表示させることができるため、測定結果をデバイス開発における有力な指針として容易に利用することができる。
【００１９】
また、本発明によれば、基準となる箇所Ｒにおける格子歪み量に対しての相対的な格子歪み量の分布を画像表示するため、基準となる箇所Ｒにおける格子歪み量より格子歪み量が大きい領域や小さい領域を分かりやすく表示することが可能となる。また、格子歪みが導入されていない箇所Ｒを基準とした場合には、圧縮歪みが生じている領域と引っ張り歪みが生じている領域とを分かりやすく表示することができる。
【００２０】
また、本発明によれば、上記の格子歪み測定装置及び測定方法により求められた格子歪み量に基づいて、試料の各箇所に生じている応力を算出するため、微細構造を有する電子デバイスに生じている応力の分布を、高分解能かつ高精度で、しかも、短時間で画像表示することができる。しかも、応力の分布の画像を電子顕微鏡像に対応させて分かりやすく表示させることができるため、測定結果をデバイス開発における有力な指針として利用することができる。
【００２１】
また、本発明によれば、基準となる箇所Ｒにおいて生じている応力の大きさに対しての相対的な応力の大きさの分布を画像表示するため、基準となる箇所Ｒで生じている応力の大きさより、大きな応力が生じている領域や小さな応力が生じている領域を、分かりやすく表示することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態による格子歪み測定装置及び測定方法を図１乃至図６を用いて説明する。図１は、本実施形態による格子歪み測定装置を示す構成図である。図２は、本実施形態による格子歪み測定装置の一部を示す構成図である。
【００２３】
（格子歪み測定装置）
まず、本実施形態による格子歪み測定装置を図１及び図２を用いて説明する。
【００２４】
図１に示すように、本実施形態による格子歪み測定装置は、測定装置全体を制御するとともに所定の処理を行う処理部１０と、走査透過型電子顕微鏡（ＳＴＥＭ、Scanning Electron Transmission Microscope）１２と、試料が載置される箇所の下方に設けられ、試料を透過した電子線の強度を検出する検出器１４と、検出器１４の表面に現れた収束電子回折像３６（図２参照）を撮影する撮像手段１６と、測定結果等を表示する表示部１８とを有している。
【００２５】
撮像手段１６としては、例えば、ＣＣＤが搭載されたカメラを用いることが可能である。撮像手段１６の形状は、図１に示した撮像手段１６の形状に限定されるものではない。また、撮像手段１６はＣＣＤが搭載されたカメラに限定されるものではなく、他のあらゆる撮像手段を適宜用いることが可能である。
【００２６】
処理部１０は、例えば、パーソナルコンピュータにより構成することができる。また、処理部１０は、パーソナルコンピュータに限定されるものではなく、産業用コンピュータ等を用いてもよい。
【００２７】
処理部１０には、記憶部２０が接続されている。また、記憶部２０には、測定結果等の様々なデータが一時的又は継続的に記憶される。記憶部２０は、例えば、ハードディスクやＲＡＭ等により構成することができる。記憶部２０には、処理部１０に所定の処理や制御を行わせるためのプログラムがインストールされている。
【００２８】
処理部１０には、操作者による命令を入力するための入力部２２が接続されている。入力部２２は、例えば、キーボードやマウス等により構成することができる。
【００２９】
走査透過型電子顕微鏡１２には、走査透過型電子顕微鏡１２の透過レンズ系を制御する透過レンズ系制御部２４が設けられている。処理部１０と透過レンズ系制御部２４との間には、透過レンズ系制御用入力部２６が設けられている。透過レンズ系制御用入力部２６は、処理部１０から出力される信号に基づいて透過レンズ系制御部２４を制御するものである。処理部１０は、透過レンズ系制御用入力部２６及び透過レンズ系制御部２４を用いて、走査透過型電子顕微鏡１２の透過レンズ系を制御することができる。
【００３０】
また、走査透過型電子顕微鏡１２には、走査透過型電子顕微鏡１２の走査レンズ系を制御する走査レンズ系制御部２８が設けられている。処理部１０と走査レンズ系制御部２８との間には、走査レンズ系制御用入力部３０が設けられている。走査レンズ系制御用入力部３０は、処理部１０から出力される信号に基づいて走査レンズ系制御部２８を制御するものである。処理部１０は、走査レンズ系制御用入力部３０及び走査レンズ系制御部２８を用いて、走査透過型電子顕微鏡１２の走査レンズ系を制御することができる。処理部１０は、例えば、試料に対して電子線を走査させたり、電子線の入射位置を所望の箇所で停止させたりすることができる。
【００３１】
図２に示すように、走査透過型電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）１２は、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）と異なり、試料３２に対して収束した電子線３４を走査させ、電子線３４の各入射点における電子回折強度及び電子散乱強度を検出器１４により検出することにより、電子顕微鏡像を表示する電子顕微鏡である。走査透過型電子顕微鏡１２では、電子顕微鏡像を取得する際に結像レンズを必要としないため、試料３２を透過した電子が結像レンズの収差に影響されることがない。このため、走査透過型電子顕微鏡１２により得られた収束電子回折像は、レンズによる歪みの影響を受けることがない。
【００３２】
収束電子回折像とは、収束した電子線を試料に入射することにより得られる回折像のことである。収束電子回折像３６には、収束した電子線が試料内部を透過する際に結晶の格子面で反射することにより形成される複数の高次回折線、即ち、ホルツ線（High Order Laue Zone、ＨＯＬＺ）線３８が現れる。
【００３３】
走査透過型電子顕微鏡１２は、結像レンズ等を必要としないため、透過型電子顕微鏡と比較して色収差による影響を受けにくく、比較的厚い試料３２に対しても観察することが可能である。比較的厚い試料３２に対して観察ができるという点は、明瞭な収束電子回折像を得るのに有利である。収束電子回折像に現れる幾何模様であるホルツ線線３８は、試料３２の厚さが厚いほど明瞭になるためである。試料３２の厚さが厚いほどホルツ線３８が明瞭になるのは、ホルツ線３８が非弾性散乱によって生じるためである。非弾性散乱とは、試料３２に入射した電子が散乱する際にエネルギーを失って散乱することをいう。非弾性散乱は、試料３２の厚さが厚いほど起こりやすい。このため、試料３２の厚さが厚いほど、ホルツ線３８が明瞭となり、格子歪みに起因するホルツ線の微小な変化を検出することが可能となる。
【００３４】
検出器１４により検出された電子線の強度を示す信号は、処理部１０に入力される。処理部１０は、検出器１４により検出された電子線の強度のデータを、各測定箇所の座標に関連付ける。各測定箇所の座標に関連付けられた電子線の強度のデータは、記憶部２０に記憶される。
【００３５】
収束電子回折像３６を取得する際には、処理部１０は、走査レンズ系を制御することにより、電子線３４の入射位置を各測定箇所で順次停止させる。処理部１０は、電子線３４の入射位置を測定箇所で停止させた際、その測定箇所についての収束電子回折像３６を撮像手段１６により撮影させるべく、撮像手段１６に対して撮影を行うべき旨の信号を出力する。
【００３６】
撮像手段１６は、処理部１０からの信号に基づいて、検出器１４の表面に現れた収束電子回折像３６を順次撮影する。撮像手段１６としては、例えば、スロースキャンＣＣＤカメラを用いることができる。
【００３７】
収束電子回折像３６についての画像データは、処理部１０に入力される。処理部１０に入力された収束電子回折像３６のデータは、各測定箇所の座標に関連付けられて、順次記憶部２０に記憶される。
【００３８】
処理部１０は、各測定箇所についての収束電子回折像３６に基づいて、各測定箇所における格子歪み量を算出する。なお、格子歪み量の算出方法は、後に詳述する。処理部１０により算出された各測定箇所における格子歪み量は、各測定箇所の座標に関連付けられたデータとして、記憶部２０に記憶される。処理部１０は、算出された各測定箇所における格子歪み量に基づいて、格子歪みの分布を示す画像を生成する。
【００３９】
処理部１０は、格子歪みの分布を示す画像を、表示器１８の表示画面に表示する。格子歪みの分布を示す画像を表示する際には、試料３２の電子顕微鏡像に対応させて表示する。各測定箇所における格子歪み量のデータと電子顕微鏡像のデータとは、いずれも同じ座標系に関連付けられているため、試料の電子顕微鏡像に対応するように格子歪みの分布を示す画像を表示することが可能である。表示部１８は、例えば、ＣＲＴや液晶ディスプレイ等により構成することができる。また、試料の電子顕微鏡像は、プリンタ（図示せず）により印刷表示することも可能である。
【００４０】
こうして、本実施形態による格子歪み測定装置が構成されている。
【００４１】
（格子歪み測定方法）
次に、本実施形態による格子歪み測定方法を図３を用いて説明する。図３は、本実施形態による格子歪み測定方法を示すフローチャートである。
【００４２】
まず、透過レンズ系及び走査レンズ系を制御することにより、電子線３４を走査させながら、試料３４を透過した電子線の強度を検出器１４により検出する。検出器１４により検出された電子線の強度を示す信号は、処理部１０に入力される。処理部１０は、検出器１４により検出された電子線の強度のデータを、各測定箇所の座標に関連付ける。各測定箇所の座標に関連付けられた電子線の強度のデータは、記憶部２０に記憶される。
【００４３】
次に、処理部１０は、各測定箇所の座標に関連付けられた電子線の強度のデータに基づいて、電子顕微鏡像を生成する。生成された電子顕微鏡像のデータは、記憶部２０に記憶される。
【００４４】
こうして、試料の電子顕微鏡像が取得される（ステップＳ１）。
【００４５】
次に、処理部１０は、生成した電子顕微鏡像を、表示器１８を用いて表示する。
【００４６】
次に、操作者が、表示器１８の表示画面に表示された電子顕微鏡像を視認しながら、格子歪みの測定を行うべき領域を入力手段２２を用いて指定する。
【００４７】
次に、処理部１０は、走査レンズ系を制御することにより、格子歪み量の測定を行うべき箇所で電子線３４の走査を停止させる。試料３２に電子線３４を入射する際には、試料３２に対して例えば［２３０］方位から電子線３４を入射する。電子線３４を［２３０］方位から入射するのは、電子線３４を［２３０］方位から入射すると、収束電子回折像３６に多くのＨＯＬＺ線３８が現れるためである。
【００４８】
なお、ここでは、試料３２に対して［２３０］方位から電子線３４を入射したが、必ずしも［２３０］方位から電子線３４を入射しなくてもよい。所望の収束電子回折像３６が得られるよう、電子線３４が入射される方位を適宜設定すればよい。
【００４９】
次に、検出器１４の表面に現れた収束電子回折像３６を、撮像手段１６により撮影する。
【００５０】
図４（ａ）は、スロースキャンＣＣＤカメラを用いて撮影された収束電子回折像を示す図である。図４（ａ）から分かるように、収束電子回折像３６には、多数のＨＯＬＺ線３８が現れている。撮像手段１６により撮影された収束電子回折像３６の画像データは、処理部１０に入力される。
【００５１】
次に、処理部１０は、収束電子回折像３６の画像データを、測定箇所の座標に関連付けて記憶部２０に記憶させる。
【００５２】
次に、処理部１０は、走査レンズ系を制御することにより、試料３２に対する電子線３４の入射位置を移動させる。例えば、格子歪みの分布を１ｎｍの分解能で測定する場合には、電子線３４の入射位置を１ｎｍ移動させる。こうして、電子線３４の入射位置が次の測定箇所に移動される。
【００５３】
なお、ここでは、格子歪みの分布を１ｎｍの分解能で測定する場合を例に説明したが、分解能は１ｎｍに限定されるものではない。所望の分解能で格子歪みの分布を表示しうるよう、電子線３４の入射位置を移動させるピッチを適宜設定すればよい。
【００５４】
次に、上記と同様に、検出器１４の表面に現れた収束電子回折像３６を、撮像手段１６により撮影する。撮像手段１６により撮影された収束電子回折像３６のデータは、上記と同様に、処理部１０に入力される。
【００５５】
次に、処理部１０は、上記と同様に、収束電子回折像３６のデータを、測定箇所の座標に関連付けて記憶部２０に記憶する。
【００５６】
この後、上記と同様にして、走査レンズ系を制御することにより、格子歪みの測定を行うべき箇所に、電子線３４の入射位置を順次移動させる。撮像手段１６は、検出器１４の表面に現れる収束電子回折像３６を、各測定箇所について順次撮影する。各測定箇所についての収束電子回折像３６のデータは、上記と同様に、処理部１０に順次入力される。処理部１０は、上記と同様に、各測定箇所についての収束電子回折像３６のデータを、測定箇所の座標にそれぞれ関連付けて記憶部２０に記憶させる。電子線３４の入射する位置を測定箇所に設定するタイミングと、撮像手段１６のシャッターのタイミングとを適宜同期させることにより、試料３２の各測定箇所における収束電子回折像３６を円滑に撮影することが可能となる。
【００５７】
こうして、格子歪みの測定を行うべき領域内の各測定箇所について、収束電子回折像３６のデータがそれぞれ取得される（ステップＳ２）。
【００５８】
次に、取得された収束電子回折像３６のデータに基づいて、各測定箇所における格子歪み量を算出する。格子歪み量を算出する方法としては、例えば、本出願人による特願２００２−２３６６６３号明細書に記載された格子歪み測定方法を用いることができる。
【００５９】
なお、格子歪み量を算出する方法は、特願２００２−２３６６６３号明細書に記載された測定方法に限定されるものではなく、他の方法を用いてもよい。但し、格子歪み量を高精度で測定するためには、特願２００２−２３６６６３号明細書に記載された測定方法を用いることが有利である。
【００６０】
ここでは、特願２００２−２３６６６３号明細書に記載された測定方法により格子歪み量を算出する場合を例に説明する。
【００６１】
即ち、まず、収束電子回折像３６からＨＯＬＺ線３８を抽出する。ＨＯＬＺ線３８を抽出する際には、例えばハフ変換を用いる。ハフ変換とは、原点からある直線に垂線を降ろしたときの垂線の長さと角度とにより、直線を抽出する技術である。ハフ変換を行う際には、まず、元画像の各座標（ｉ，ｊ）を三角関数で表される曲線に変換する。変換画像での座標（ρ，θ）は、元画像における原点から各座標までの距離ρと角度θとにより表される。次に、変換された複数の曲線の交点（ρ０，θ０）を求め、求められた交点（ρ０，θ０）を逆変換する。交点の座標（ρ０，θ０）は原点からの距離ρ０と角度θ０とが一義的に決まっているため、逆変換により得られる像は直線を示す。このようにして、収束電子回折像３６からＨＯＬＺ線３８が抽出される（ステップＳ３）。
【００６２】
次に、ハフ変換により抽出された収束電子回折像３６と理論計算により得られる収束電子回折像３６ａとを比較することにより、格子歪み量を求める。図４（ｂ）は、理論計算により得られた収束電子回折像を示す図である。格子歪み量を求める際には、ハフ変換により抽出された収束電子回折像３６と理論計算により得られる収束電子回折像３６ａとを比較し、両者の差が最も小さくなるようなパラメータを求めることにより最適解を求める。格子歪み量を求める際には、例えば、シンプレックス法を用いる。シンプレックス法は、複数のパラメータを有する関数の最小値を求めるのに有効な方法である。判定には、χ２を用いる。ハフ変換により抽出された収束電子回折像３６におけるＨＯＬＺ線３８の交点間距離をＤｅ（ｎ）、理論計算により得られた収束電子回折像３６ａにおけるＨＯＬＺ線３８ａの交点間距離をＤｃ（ｎ）とすると、以下のような式が成立する。
【００６３】
【数１】
2005121552.tif 000003
ここで、ｍは、測定の対象となる交点間距離の数である。
【００６４】
理論計算により得られる収束電子回折像３６ａにおけるＨＯＬＺ線３８ａの交点間距離Ｄｃ（ｎ）は、パラメータである格子歪み量を変化させることにより変化する。理論計算における格子歪み量を適宜設定しながら、χ２の値をそれぞれ算出し、χ２の値が最小となるような理論上の格子歪み量を求める。χ２の値が最小となるような理論上の格子歪み量が、格子歪み量の最適解である。こうして、格子歪み量が高い精度で算出される。
【００６５】
この後、上記と同様にして、各測定箇所における格子歪み量を順次算出していく。こうして、試料の各測定箇所における格子歪み量が求められる（ステップＳ４）。
【００６６】
なお、測定方法の詳細については、特願２００２−２３６６６３号明細書を参照されたい。
【００６７】
次に、処理部は１０は、算出された各測定箇所における格子歪み量に基づいて、格子歪みの分布を示す画像を生成する（ステップＳ５）。格子歪みの分布を示す画像のデータは、記憶部２０に記憶される。
【００６８】
次に、処理部１０は、格子歪みの分布を示す画像を表示器１８の表示画面に表示させる。格子歪みの分布を表示する際には、例えば、格子歪みの要素毎に行う。図５は、結晶構造のモデルを示す概念図である。３次元的な結晶構造のモデルを考えると、格子歪みは、稜の長さＬＸＹ、ＬＹＺ、ＬＺＸについての３種類の要素と、面間の角度θＸ、θＹ、θＺについての３種類の要素とから成る。格子歪みの分布を表示する際には、これら６種類のすべての要素についてそれぞれ表示するようにしてもよいし、結晶構造や応力場の対称性を考慮して、６種類の要素のうちのいくつかの要素についてのみ表示するようにしてもよい。
【００６９】
図６は、電子顕微鏡像と格子歪みの分布を示す画像とを表示した例を示す図である。図６における上側の画像は、電子顕微鏡像を示している。図６における下側の画像は、格子歪みの分布を示す画像を示している。図６の上側の画像において太線で囲まれた領域４０は、格子歪み量の測定が行われた領域である。格子歪みの分布を示す画像を表示する際には、図６に示すように、電子顕微鏡像に対応するように、格子歪みの分布を画像表示する。電子顕微鏡像のデータと格子歪み量のデータとは、いずれも同じ座標系に関連付けられているため、電子顕微鏡像に対応するように格子歪みの分布を示す画像を表示させることが可能である。例えば、図６に示すように、電子顕微鏡像を表示画面の上側に表示し、格子歪みの分布を示す画像を表示画面の下側に表示する。また、電子顕微鏡像に重ね合わせるように、格子歪みの分布を表示してもよい。
【００７０】
本実施形態では、電子線３４を例えば１．５ｎｍずつ走査させながら、試料３２を透過した電子線の強度を測定しており、試料３２における１．５ｎｍ×１．５ｎｍの領域が、電子顕微鏡像３６の１画素に対応している。図６に示す電子顕微鏡像は、１５３６ｎｍ×９６０ｎｍの領域についてのものであり、１０２４画素×６４０画素の画像により示されている。
【００７１】
図６の上側の画像において太線で囲まれた領域４０、即ち、格子歪み量の測定が行われた領域４０は、１２００ｎｍ×３７５ｎｍの領域である。図６の下側の画像、即ち、格子歪みの分布を示す画像は、８００画素×２５０画素の画像により示されている。
【００７２】
なお、１画素に対応する試料３２における領域の大きさや、電子顕微鏡像を取得する対象となる領域の大きさ等は、上記に限定されるものではない。電子線の収束サイズや電子顕微鏡像の倍率等を適宜設定することにより、任意の電子顕微鏡像等を得ることが可能である。
【００７３】
格子歪みの分布を表示する際には、例えば、格子歪み量に対応した色を用いて表示すればよい。また、格子歪みの分布を表示する際に、例えば、格子歪み量に対応した色の濃淡を用いて表示するようにしてもよい。
【００７４】
こうして、格子歪みの分布の画像が電子顕微鏡像に対応するように表示される（ステップＳ６）。
【００７５】
なお、ここでは、シリコン基板４２にＳＴＩ（Shallow Trench Isolation）法により素子分離領域４４が形成され、素子分離領域４４により画定された素子領域にゲート電極４６とソース／ドレイン拡散層とを有するトランジスタ４８が形成された半導体装置を試料として用いる場合を例に説明したが、試料はこのような半導体装置に限定されるものではない。本発明の原理は、あらゆる試料を対象として測定する際に適用することが可能である。
【００７６】
また、ここでは、格子歪みを測定すべき領域４０内の全ての測定箇所について収束電子回折像３６を取得した後に、各測定箇所における格子歪み量を算出したが、収束電子回折像３６を取得しながら各測定箇所における格子歪み量を算出するようにしてもよい。
【００７７】
このように本実施形態による格子歪み測定方法及び測定装置は、走査透過型電子顕微鏡１２を用いて各測定箇所についての収束電子回折像３６を取得し、取得された収束電子回折像３６に基づいて各測定箇所における格子歪み量を算出し、格子歪みの分布を示す画像を電子顕微鏡像に対応させるように表示することに主な特徴がある。
【００７８】
提案されている測定方法では、上述したように、例えば試料を移動させることにより電子線の入射位置を変化させるため、微小なピッチで正確かつ短時間に試料を移動させることは極めて困難である。このため、提案されている測定方法では、例えばナノメータのオーダーの微細構造を有する電子デバイスにおける格子歪みの分布を、高い分解能で測定することはできなかった。しかも、提案されている測定方法では、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用いるため、試料の下方に設けられている結像レンズの影響により収束電子回折像が歪んでしまい、格子歪み量を高い精度で測定することはできなかった。また、提案されている測定方法では、測定箇所と電子顕微鏡像との精密な対応付けを行うことが困難であり、デバイス開発における有力な指針とは必ずしもなり得なかった。
【００７９】
これに対し、本実施形態によれば、走査透過型電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）１２を用いるため、電子線３４を走査させることにより電子線３４の入射位置を適宜設定することができる。このため、電子線３４の入射位置をナノメータのオーダーのピッチで正確かつ短時間に移動させることが可能となる。また、走査透過型電子顕微鏡１２を用いるため、試料３２の下方に結像レンズを設けることを要せず、結像レンズの影響により収束電子回折像３６が歪んでしまうことがない。このため、本実施形態によれば、例えばナノメータのオーダーの微細構造を有する電子デバイスにおける格子歪みの分布を、高分解能かつ高精度で、しかも、短時間で画像表示することができる。
【００８０】
しかも、本実施形態によれば、走査透過型顕微鏡１２を用いるため、各測定箇所の座標に関連付けられた電子顕微鏡像３６のデータを取得することができる。電子顕微鏡像のデータと格子歪み量のデータとが、いずれも同じ座標系に関連付けられているため、電子顕微鏡像と格子歪みの分布の画像とを対応させて表示することができる。本実施形態によれば、格子歪みの分布の画像を電子顕微鏡像に対応させて分かりやすく表示させることができるため、測定結果をデバイス開発における有力な指針として容易に利用することができる。
【００８１】
［第２実施形態］
本発明の第２実施形態による格子歪み測定装置及び測定方法を図１、図２、図７及び図８を用いて説明する。図１乃至図６に示す第１実施形態による格子歪み測定装置及び測定方法と同一の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略または簡潔にする。
【００８２】
本実施形態による格子歪み測定装置及び測定方法は、相対的な格子歪みの分布を表示することに主な特徴がある。
【００８３】
（格子歪み測定装置）
まず、本実施形態による格子歪み測定装置を図１及び図２を用いて説明する。
【００８４】
本実施形態では、処理部１０は、基準となる箇所における格子歪み量と各測定箇所における格子歪み量との差分を、それぞれ算出する。基準となる箇所Ｒは、操作者が基準となる箇所を指定することにより設定される。操作者は、表示器１８に表示された電子顕微鏡像を視認しながら、基準となる箇所Ｒ（図８参照）を入力手段を用いて指定する。
【００８５】
なお、ここでは、基準となる箇所Ｒを操作者が設定する場合を例に説明したが、基準となる箇所Ｒを自動で設定するようにしてもよい。
【００８６】
こうして、基準となる箇所Ｒにおける格子歪み量を基準とした場合の、各測定箇所における相対的な格子歪み量が算出される。算出された相対的な格子歪み量は、各測定箇所の座標に関連付けられて記憶部２０に記憶される。
【００８７】
処理部１０は、算出された相対的な格子歪み量に基づいて、相対的な格子歪みの分布を示す画像を生成する。処理部により生成された相対的な格子歪みの分布を示す画像のデータは、記憶部２０に記憶される。
【００８８】
処理部１０は、相対的な格子歪みの分布を示す画像を、表示器１８を用いて表示する。相対的な格子歪みの分布を示す画像を表示する際には、電子顕微鏡像に対応するように、相対的な格子歪みの分布を示す画像を表示する。
【００８９】
こうして、本実施形態による格子歪み測定装置が構成されている。
【００９０】
（格子歪み測定方法）
次に、本実施形態による格子歪み測定方法について図７を用いて説明する。図７は、本実施形態による格子歪み測定方法を示すフローチャートである。
【００９１】
まず、絶対的な格子歪み量を算出するステップ（ステップＳ４）までは、第１実施形態において示したよ測定方法と同様であるので、説明を省略する。
【００９２】
次に、処理部１０は、基準となる箇所Ｒにおける格子歪み量と各測定箇所における格子歪み量との差分を、それぞれ算出する。基準となる箇所Ｒ（図８参照）は、任意の箇所とする。基準となる箇所Ｒにおける格子歪み量と各測定箇所における格子歪み量との差分を求めることにより、相対的な格子歪み量が求められる（ステップＳ１１）。
【００９３】
次に、処理部１０は、算出された相対的な格子歪み量に基づいて、相対的な格子歪みの分布を示す画像を生成する（ステップＳ１２）。生成された画像のデータは、記憶部２０に記憶される。
【００９４】
次に、処理部１０は、相対的な格子歪みの分布を示す画像を、表示器１８を用いて表示する（ステップＳ１３）。図８は、電子顕微鏡像と相対的な格子歪みの分布を示す画像とを表示した例を示す図である。図８に示すように、電子顕微鏡像に対応するように、相対的な格子歪みの分布を示す画像を表示する。
【００９５】
本実施形態による格子歪み測定装置及び測定方法は、上述したように、相対的な格子歪みの分布を画像表示することに主な特徴がある。
【００９６】
本実施形態によれば、基準となる箇所Ｒにおける格子歪み量に対しての相対的な格子歪み量の分布を画像表示するため、基準となる箇所Ｒにおける格子歪み量より格子歪み量が大きい領域や小さい領域を分かりやすく表示することが可能となる。また、格子歪みが導入されていない箇所Ｒを基準とした場合には、圧縮歪みが生じている領域と引っ張り歪みが生じている領域とを分かりやすく表示することができる。
【００９７】
［第３実施形態］
本発明の第３実施形態による応力測定装置及び測定方法を図１、図２、図９及び図１０を用いて説明する。図１乃至図８に示す第１又は第２実施形態による格子歪み測定装置及び測定方法と同一の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略または簡潔にする。
【００９８】
本実施形態による応力測定装置及び測定方法は、上記の方法により求められた格子歪み量に基づいて、各測定箇所に生じている応力を算出し、算出された応力の分布を画像表示することに主な特徴がある。
【００９９】
（応力測定装置）
まず、本実施形態による応力測定装置について図１及び図２を用いて説明する。
【０１００】
処理部１０は、以下のような変換式を用いて、各測定箇所に生じている応力を算出する。以下の式は、弾性論に基づいて、格子歪み量を応力の大きさに変換する変換式である。
【０１０１】
【数２】
2005121552.tif 000004
ここで、εＸＸ、εＹＹ、εＺＺは、結晶格子のモデルにおけるＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向に関する歪み量をそれぞれ示している。また、γＸＹ、γＹＺ、γＺＸは、結晶格子のモデルにおける面間の角度に関する歪み量を示している。σＸＸ、σＹＹ、σＺＺは、歪み量εＸＸ、εＹＹ、εＺＺに対応する応力を示している。τＸＹ、τＹＺ、τＺＸは、歪み量γＸＹ、γＹＺ、γＺＸに対応する応力を示している。なお、応力を算出するための式は、式（２）に限定されるものではなく、適宜設定すればよい。
【０１０２】
処理部１０は、上記のような変換式（式（２））を用いて算出された応力の大きさを、各測定箇所の座標に関連付けて、記憶部に記憶する。
【０１０３】
処理部１０は、算出された応力の大きさのデータに基づいて、試料３２の各測定箇所に生じている応力の分布を示す画像を生成する。生成された画像のデータは、記憶部２０に記憶される。
【０１０４】
処理部１０は、応力の分布を示す画像を表示器１８を用いて表示する。応力の分布を示す画像を表示する際には、電子顕微鏡像に対応するように、応力の分布を示す画像を表示する。電子顕微鏡像のデータと応力の大きさのデータとは、いずれも同じ座標系に関連付けられているため、電子顕微鏡像に対応させて、応力の分布を示す画像を表示させることが可能である。例えば、電子顕微鏡像を表示画面の上側に表示し、応力の分布を表示画面の下側に表示する。また、電子顕微鏡像に重ね合わせるように、応力の分布を表示してもよい。
【０１０５】
応力の分布を表示する際には、例えば、格子歪みの要素εＸＸ、εＹＹ、εＺＺ、γＸＹ、γＹＺ、γＺＸに対応した応力の要素σＸＸ、σＹＹ、σＺＺ、τＸＹ、τＹＺ、τＺＸ毎に行う。応力の分布を表示する際には、これら６種類のすべての要素についてそれぞれ表示するようにしてもよいし、結晶構造や応力場の対称性を考慮して、６種類の要素のうちのいくつかの要素についてのみ表示するようにしてもよい。
【０１０６】
図１０は、電子顕微鏡像と応力の分布を示す画像とを表示した例を示す図である。図１０の上側の画像は、電子顕微鏡像を示している。図１０の下側の画像は、応力の分布を示す画像を示している。図１０の上側の画像において太線で囲まれた領域２０は、格子歪み量の測定が行われた領域である。
【０１０７】
応力の分布を示す画像を表示する際には、例えば、応力の大きさに対応した色を用いて表示する。また、応力の分布を表示する際に、応力の大きさに対応した色の濃淡を用いて表示するようにしてもよい。
【０１０８】
こうして、本実施形態による応力測定装置が構成されている。
【０１０９】
（応力測定方法）
次に、本実施形態による応力測定方法を図９及び図１０を用いて説明する。図９は、本実施形態による応力測定方法を示すフローチャートである。
【０１１０】
まず、各測定箇所における格子歪み量を測定するステップ（ステップＳ４）までは、第１及び第２実施形態による格子歪み測定方法と同様であるので説明を省略する。
【０１１１】
次に、処理部１０は、各測定箇所における格子歪みを、上記のような変換式（式（２））を用いて、応力の大きさを算出する（ステップＳ２１）。算出された応力の大きさのデータは、各測定箇所の座標に関連付けられて、記憶部２０に記憶される。
【０１１２】
次に、処理部１０は、算出された応力の大きさに基づいて、各箇所における応力の分布を示す画像を生成する（ステップＳ２２）。生成された画像のデータは、記憶部２０に記憶される。
【０１１３】
次に、処理部１０は、応力の分布を示す画像を表示器を用いて表示する（ステップＳ２３）。応力の分布を表示する際には、電子顕微鏡像に対応するように、応力の分布を示す画像を表示する。
【０１１４】
このように、本実施形態によれば、第１実施形態による格子歪み測定装置及び測定方法により求められた格子歪み量に基づいて、試料の各箇所に生じている応力を算出するため、微細構造を有する電子デバイスに生じている応力の分布を、高分解能かつ高精度で、しかも、短時間で画像表示することができる。しかも、応力の分布の画像を電子顕微鏡像に対応させて分かりやすく表示させることができるため、測定結果をデバイス開発における有力な指針として利用することができる。
【０１１５】
［第４実施形態］
本発明の第４実施形態による応力測定装置及び測定方法を図１、図２、図１１及び図１２を用いて説明する。図１乃至図１０に示す第１乃至第３実施形態による格子歪み測定装置及び測定方法等と同一の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略または簡潔にする。
【０１１６】
本実施形態による応力測定装置及び測定方法は、相対的な応力の大きさの分布を表示することに主な特徴がある。
【０１１７】
（応力測定装置）
まず、試料の各箇所に生じている応力は、第３実施形態において示したように、絶対値として算出される。
【０１１８】
処理部１０は、基準となる箇所Ｒにおける応力の大きさと各箇所における応力の大きさとの差分を、それぞれ算出する。基準となる箇所Ｒは、任意の箇所とする。基準となる箇所Ｒにおける応力の大きさと各箇所における応力の大きさとの差分を算出することにより、相対的な応力の大きさが算出される。
【０１１９】
処理部１０は、相対的な応力の大きさの分布を示す画像を生成する。生成された画像のデータは、記憶部２０に記憶される。
【０１２０】
処理部１０は、相対的な応力の分布を示す画像を、表示器１８を用いて表示する。相対的な応力の分布を示す画像を表示する際には、電子顕微鏡像に対応するように、相対的な応力の分布を示す画像を表示する。
【０１２１】
こうして、本実施形態による応力測定装置が構成されている。
【０１２２】
（応力測定方法）
次に、本実施形態による応力測定方法を図１１及び図１２を用いて説明する。図１１は、本実施形態による応力測定方法を示すフローチャートである。図１２は、電子顕微鏡像と相対的な応力の分布を示す画像とを表示した例を示す図である。図１２の上側の画像は、電子顕微鏡像を示している。図１２の下側の画像は、相対的な応力の分布を示す画像を示している。
【０１２３】
まず、各箇所に生じている応力の大きさを、上記の変換式を用いて算出するステップ（ステップＳ２１）までは、第３実施形態による応力測定方法と同様であるので、説明を省略する。
【０１２４】
次に、処理部１０は、基準となる箇所Ｒにおける応力の大きさと、各箇所における応力の大きさとの差分を、それぞれ算出する。これにより、試料３２の各箇所に生じている相対的な応力が算出される（ステップＳ３１）。算出された相対的な応力の大きさのデータは、記憶部２０に記憶される。
【０１２５】
次に、処理部１０は、算出された相対的な応力の大きさに基づいて、相対的な応力の分布を示す画像を生成する（ステップＳ３２）。生成された画像のデータは、記憶部２０に記憶される。
【０１２６】
次に、処理部１０は、相対的な応力の分布を示す画像を表示部１８を用いて表示する（ステップＳ３３）。相対的な応力の分布の画像を表示する際には、電子顕微鏡像に対応するように、相対的な応力の分布を示す画像を表示する。
【０１２７】
こうして、相対的な応力の分布の画像が、電子顕微鏡像に対応するように表示される。
【０１２８】
上述したように、本実施形態による応力測定装置及び測定方法は、試料の各箇所に生じている相対的な応力の分布を表示することに主な特徴がある。
【０１２９】
本実施形態によれば、基準となる箇所Ｒにおいて生じている応力の大きさに対しての相対的な応力の大きさの分布を画像表示するため、基準となる箇所Ｒで生じている応力の大きさより、大きな応力が生じている領域や小さな応力が生じている領域を、分かりやすく表示することが可能となる。
【０１３０】
［変形実施形態］
本発明は上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。
【０１３１】
例えば、第１及び第２実施形態では、格子歪みの分布を電子顕微鏡像に対応させるように表示する場合を例に説明したが、格子歪みの分布は、電子顕微鏡像に対応させずに表示してもよい。例えば、格子歪みの分布を示す画像のみを表示するようにしてもよい。
【０１３２】
また、第３及び第４実施形態では、応力の分布を電子顕微鏡像に対応させるように表示する場合を例に説明したが、応力の大きさの分布は、電子顕微鏡像に対応させずに表示してもよい。例えば、応力の大きさの分布を示す画像のみを表示するようにしてもよい。
【０１３３】
また、第１及び第２実施形態では、格子歪み量の詳細な分布を表示したが、必ずしも、格子歪み量の詳細な分布を表示しなくてもよい。例えば、格子歪み量を１箇所又は数箇所において測定し、測定された格子歪み量を、電子顕微鏡像に対応するように表示してもよい。図１３は、本発明の変形実施形態における表示画面を示す図（その１）である。図１３に示すように、格子歪み量が２箇所Ｐ１、Ｐ２について算出され、算出された格子歪み量が電子顕微鏡像に正確に関連付けられて表示されている。また、相対的な格子歪み量を１箇所又は数箇所において測定し、算出された相対的な格子歪み量を、電子顕微鏡像に対応するように表示してもよい。図１４は、本発明の変形実施形態における表示画面を示す図（その２）である。図１４に示すように、相対的な格子歪み量が２箇所Ｐ１、Ｐ２について算出され、算出された相対的な格子歪み量が電子顕微鏡像に正確に関連付けられて表示されている。
【０１３４】
また、第３及び第４実施形態では、多数の箇所についての応力の大きさを算出し、応力の分布を画像表示したが、必ずしも、多数の箇所についての応力を算出しなくてもよい。例えば、応力の大きさを１箇所又は数箇所において算出し、算出された応力の大きさを、電子顕微鏡像に対応するように表示してもよい。また、相対的な応力の大きさを１箇所又は数箇所において算出し、算出された相対的な応力の大きさを、電子顕微鏡像に対応するように表示してもよい。
【０１３５】
（付記１）  走査透過型電子顕微鏡を用い、収束した電子線を試料に入射させ、前記試料についての収束電子回折像を取得するステップと、
取得された前記収束電子回折像に基づいて、前記試料における格子歪み量を算出するステップと、
算出された格子歪み量を、前記試料の電子顕微鏡像に対応させて表示するステップと
を有することを特徴とする格子歪み測定方法。
【０１３６】
（付記２）  走査透過型電子顕微鏡を用い、収束した電子線の入射位置を移動させながら、試料の各箇所についての収束電子回折像を順次取得するステップと、
取得された前記収束電子回折像に基づいて、前記試料の各箇所における格子歪み量を算出するステップと、
算出された格子歪み量に基づいて、前記試料における前記格子歪み量の分布を画像表示するステップと
を有することを特徴とする格子歪み測定方法。
【０１３７】
（付記３）  付記２記載の格子歪み測定方法において、
前記格子歪み量の分布を画像表示するステップでは、前記試料の電子顕微鏡像に対応するように、前記格子歪み量の分布を画像表示する
ことを特徴とする格子歪み測定方法。
【０１３８】
（付記４）  付記２又は３記載の格子歪み測定方法において、
前記格子歪み量を算出するステップでは、基準となる格子歪み量に対する相対的な格子歪み量を算出し、
前記格子歪み量の分布を画像表示するステップでは、前記相対的な格子歪み量の分布を画像表示する
ことを特徴とする格子歪み測定方法。
【０１３９】
（付記５）  走査透過型電子顕微鏡を用い、収束した電子線を試料に入射させ、前記試料についての収束電子回折像を取得するステップと、
取得された前記収束電子回折像に基づいて、前記試料における格子歪み量を算出するステップと、
算出された格子歪み量に基づいて、前記試料に生じている応力を算出するステップと、
算出された応力の大きさを、前記試料の電子顕微鏡像に対応させて表示するステップと
を有することを特徴とする応力測定方法。
【０１４０】
（付記６）  走査透過型電子顕微鏡を用い、収束した電子線の入射位置を移動させながら、試料の各箇所についての収束電子回折像を順次取得するステップと、
取得された前記収束電子回折像に基づいて、前記試料の各箇所における格子歪み量を算出するステップと、
算出された格子歪み量に基づいて、前記試料の各箇所に生じている応力を算出するステップと、
算出された応力に基づいて、前記試料に生じている応力の分布を画像表示するステップと
を有することを特徴とする応力測定方法。
【０１４１】
（付記７）  付記６記載の応力測定方法において、
前記応力の分布を画像表示するステップでは、前記試料の電子顕微鏡像に対応するように、前記応力の分布を画像表示する
ことを特徴とする応力測定方法。
【０１４２】
（付記８）  付記６又は７記載の応力測定方法において、
前記応力を算出するステップでは、基準となる応力の大きさに対する相対的な応力の大きさを算出し、
前記応力の分布を画像表示するステップでは、前記所定の基準値に対する相対的な応力の分布を画像表示する
ことを特徴とする応力測定方法。
【０１４３】
（付記９）  走査透過型電子顕微鏡を用い、収束した電子線を試料に入射させ、前記試料についての収束電子回折像を取得する収束電子回折像取得手段と、
取得された前記収束電子回折像に基づいて、前記試料における格子歪み量を算出する格子歪み量算出手段と、
算出された格子歪み量を、前記試料の電子顕微鏡像に対応させて表示する表示手段と
を有することを特徴とする格子歪み測定装置。
【０１４４】
（付記１０）  走査透過型電子顕微鏡を用い、収束した電子線の入射位置を移動させながら、試料の各箇所についての収束電子回折像を順次取得する収束電子回折像取得手段と、
取得された前記収束電子回折像に基づいて、前記試料の各箇所における格子歪み量を算出する格子歪み量算出手段と、
算出された格子歪み量に基づいて、前記試料における格子歪み量の分布を画像表示する表示手段と
を有することを特徴とする格子歪み測定装置。
【０１４５】
（付記１１）  付記１０記載の格子歪み測定装置において、
前記表示手段は、前記試料の電子顕微鏡像に対応させて、前記試料における結晶格子の歪み量の分布を画像表示する
ことを特徴とする格子歪み測定装置。
【０１４６】
（付記１２）  走査透過型電子顕微鏡を用い、収束した電子線を試料に入射させ、前記試料についての収束電子回折像を取得する収束電子回折像取得手段と、
取得された前記収束電子回折像に基づいて、前記試料における格子歪み量を算出する格子歪み量算出手段と、
算出された結晶格子の歪み量に基づいて、前記試料に生じている応力の大きさを算出する応力算出手段と、
算出された応力の大きさを、前記試料の電子顕微鏡像に対応させて表示する表示手段と
を有することを特徴とする応力測定装置。
【０１４７】
（付記１３）  走査透過型電子顕微鏡を用い、収束した電子線の入射位置を移動させながら、前記試料の各箇所についての収束電子回折像を順次取得する収束電子回折像取得手段と、
取得された前記収束電子回折像に基づいて、前記試料の各箇所における格子歪み量を算出する格子歪み量算出手段と、
算出された格子歪み量に基づいて、前記試料の各箇所に生じている応力を算出する応力算出手段と、
算出された応力に基づいて、前記試料に生じている応力の分布を画像表示する表示手段と
を有することを特徴とする応力測定装置。
【０１４８】
（付記１４）  付記１３記載の応力測定装置において、
前記応力算出手段は、前記試料の電子顕微鏡像に対応させて、前記試料に生じている応力の分布を画像表示する
ことを特徴とする応力測定装置。
【図面の簡単な説明】
【０１４９】
【図１】本発明の第１実施形態による格子歪み測定装置を示す構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態による格子歪み測定装置の一部を示す構成図である。
【図３】本発明の第１実施形態による格子歪み測定方法を示すフローチャートである。
【図４】収束電子回折像を示す図である。
【図５】結晶構造のモデルを示す概念図である。
【図６】電子顕微鏡像と格子歪みの分布を示す画像とを表示した例を示す図である。
【図７】本発明の第２実施形態による格子歪み測定方法を示すフローチャートである。
【図８】電子顕微鏡像と相対的な格子歪みの分布を示す画像とを表示した例を示す図である。
【図９】本発明の第３実施形態による応力測定方法を示すフローチャートである。
【図１０】電子顕微鏡像と応力の分布を示す画像とを表示した例を示す図である。
【図１１】本発明の第４実施形態による応力測定方法を示すフローチャートである。
【図１２】電子顕微鏡像と相対的な応力の分布を示す画像とを表示した例を示す図である。
【図１３】本発明の変形実施形態における表示画面を示す図（その１）である。
【図１４】本発明の変形実施形態における表示画面を示す図（その２）である。
【符号の説明】
【０１５０】
１０…処理部
１２…走査透過型電子顕微鏡
１４…検出器
１６…撮像手段
１８…表示器
２０…記憶部
２２…入力部
２４…透過レンズ系制御部
２６…透過レンズ系制御用入力部
２８…走査レンズ系制御部
３０…走査レンズ系制御用入力部
３２…試料
３４…電子線
３６、３６ａ…収束電子回折像
３８、３８ａ…ＨＯＬＺ線
４０…測定領域
４２…シリコン基板
４４…素子分離領域
４６…ゲート電極
４８…トランジスタ
【図１】
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【図２】
2005121552.tif 000006
【図３】
2005121552.tif 000007
【図５】
2005121552.tif 000008
【図７】
2005121552.tif 000009
【図９】
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【図１１】
2005121552.tif 000011
【図４】
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【図６】
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【図８】
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【図１０】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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